智能挥发性有机化合物现场检测仪制造技术

本发明专利技术的智能挥发性有机化合物现场检测仪属气体检测装置的技术领域。结构包括控制通讯板１、膜进样装置２，质谱仪３，遥控车４、本地控制计算机８；控制通讯板１控制遥控车４的行走和转向，并与本地计算机８进行通讯，实现计算机的远程控制和信息数据传输；遥控车４车体上装有５１系列单片机５、电动机６和机械传动装置７，还装有摄像头采集图像，膜进样装置２富集环境中的挥发性有机化合物被引入到质谱仪３。本发明专利技术能实现测量现场的人机分离，远程遥控、遥测，实时、快捷的完成对各种复杂环境下ＶＯＣｓ的测定，可用于大气ＶＯＣｓ成分，室内装饰气体污染，机房等电子设备较多场所，化学战剂等的检测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属气体检测装置的
，特别涉及一种带有远程控制和自行走系统的挥发性有机化合物的检测仪。
技术介绍
挥发性有机化合物(volatile organic compounds，VOCs)泛指沸点范围在50℃～260℃的有机化合物，按照美国环保局的分类方法，VOCs是指25℃下蒸气压为13.33Pa～50.66KPa(0.1mmHg～380mmHg)的有机化合物。VOCs的危害性和严重性取决于VOCs的性质，VOCs的成分复杂，含量浓度变化范围大。通常测定挥发性有机化合物(VOCs)有两种方法，一种是基于气相色谱的方法，另一种是基于电化学的测定方法。基于气相色谱方法的通常步骤如下首先在现场使用采样袋与采样罐采样，然后样品经过三级冷阱以除去样品中的H2O和CO2，接着通过气相色谱分离，最后用质谱或者氢火焰离子化检测检测VOCs浓度。这种方法的缺点是样品采集和处理比较复杂，分析周期长，时效性差，不适合做现场分析。基于电化学的方法VOCs测定仪有两种不同的电化学原理。第一种的原理是采用特异性的电化学传感器进行VOCs测定。每一种传感器只能测定一种VOC，同时检测多种VOCs就需要多种化学传感器。另一种的原理是采用光离子化检测器(PID)进行VOCs测定。特定能量的高能紫外光只能使特定的一种或几种气体发生电离，从而实现该种气体浓度或这几种气体浓度总和的检测。由于高能紫外光能量的限制，这种原理的VOCs测定仪只能实现部分范围的VOCs检测，此外它的特异性也比较差，容易对测量结果产生错误的判断。另外，由于其检测范围上的局限性，使得此类VOCs测定仪对未知VOCs环境或者复杂VOCs环境的测量就显得无能为力了。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，设计采用质谱仪(MS)、双层膜进样装置(MI)、智能自行走系统和计算机远程控制系统，实现了对多种VOCs环境的现场检测，以及远程测量控制和测量结果实时本地显示。本专利技术的智能挥发性有机化合物现场检测仪，结构包括膜进样装置，质谱仪，其特征是，结构还有控制通讯板、遥控车、本地控制计算机；所说的控制通讯板是以ARM单板机为硬件基础，Linux为系统操作软件平台，控制遥控车的行走和转向，并通过802.11b/g无线通讯协议与本地计算机进行通讯，实现计算机的远程控制和信息数据传输；所说的遥控车是带轮的行走装置，车体上装有51系列单片机、电动机和机械传动装置，51系列单片机接收来自控制通讯板的控制指令控制遥控车的运动，车体上装有摄像头采集图像，车体上装有膜进样装置和质谱仪；膜进样装置富集环境中的挥发性有机化合物被引入到质谱仪。控制通讯板是以ARM单板机为硬件基础，Linux为系统操作软件平台，实现对遥控车，膜进样装置和小型质谱进行控制。另外控制通讯板通过标准的802.11b/g无线通讯协议与本地计算机进行通讯，完成收发操作指令和向本地控制计算机实时传回测量结果等功能。遥控车以51系列单片机为核心，负责控制遥控车的运动，远程图像采集以及和控制通讯板通讯。控制通讯板将远程图像实时传回本地，以方便操作者遥控远程测量系统进入VOCs测量现场，并最终实现远程测量。膜进样装置采用了具有选择透过性的聚二甲基硅氧烷(PDMS)膜进行样品富集，该膜能够让挥VOCs透过膜壁并富集后进入小型质谱仪的真空系统，而空气中的主要组份氮气和氧气则不能透过。本专利技术的膜进样装置采用了双层PDMS膜，可以更有效的阻止空气中的氮气和氧气进入小型质谱仪真空系统，同时实现VOCs的更有效的预富集。所述的质谱仪可以是小型飞行时间质谱，也可以是小型离子阱质谱或者其它小型质谱仪。小型质谱仪的离子源为电子轰击源(EI)，它将透过膜进样装置进入到小型质谱仪真空系统的VOCs样品打碎，然后小型质谱仪对VOCs样品碎片进行质量分析，数据采集和数据处理。本地计算机上运行的应用程序可以对远程测量系统进行遥控，并能对远程测量系统采回来的数据进行分析，给出测量环境中VOCs的成份和浓度。有很多VOCs环境对人体是有毒有害的，通过本专利技术可以实现测量现场的人机分离，远程遥控、遥测，实时、快捷的完成对各种复杂环境下VOCs的测定。本专利技术的应用领域之一是测量大气VOCs成份，包括各种环境污染气体，温室气体等。本专利技术也可用于测量室内装饰气体污染，主要包括各种为碳氢化合物、卤代烃、含氧有机物、含硫化合物。本专利技术也可用于测量干洗店内VOCs气体，主要以四氯乙烯为主。本专利技术也可用于测量机房等电子设备较多场所，其VOCs成分主要为苯系物。本专利技术也可以用于化学战剂的检测。附图说明图1是本专利技术的结构框图。图2是本专利技术的膜进样装置结构示意图。具体实施例方式实施例1智能挥发性有机化合物现场检测仪的结构仪器的结构原理如图1所示，图1中，1为控制通讯板、2为膜进样装置、3为质谱仪、4为遥控车、5为51系列单片机、6为电动机、7为机械传动装置，8为本地控制计算机。控制通讯板1、膜进样装置2、质谱仪3和遥控车4构成本专利技术的远程测量系统；51系列单片机5、电动机6、机械传动装置7和遥控车4的车体上装有的摄像头构成本专利技术的智能自行走系统。远程测量系统及智能自行走系统都安装在遥控车4上。控制通讯板1负责控制远程测量系统的各个部分，并能过无线传输协议与本地控制计算机进行通讯，实现本地计算机的远程控制和数据传输。测量环境中的VOCs通过膜进样装置2实现富集，并被引入到小型质谱仪3中。遥控车4负责远程测量系统进出测量环境，同时负责远程图像采集。控制通讯板1和本地控制计算机8通过802.11b/g无线通讯协议实现本地控制计算机8与远程测量系统的连接。本地控制计算机8主要功能是对远程测量系统进行控制和对测量结果数据进行显示检索，给出测量环境中各种VOCs的成份及浓度。本专利技术的遥控车4的车体可以是后驱动的四轮小车，配有机械传动和转向机构。51系列单片机5为遥控车4的控制部件，负责接收来自控制通讯板1的控制指令，产生控制信号驱动相应的电动机6通过机械传动部分7进行相应的动作。电动机6可以包含两组电机及其相应的机械传动部分7，一组负责控制遥控车4的前进后退，另一组为步进电机负责控制遥控车4的转向。在本地控制计算机8中可以接收到来自遥控车4(通过摄像头)的远程实时图像，根据该图像在本地控制计算机8上通过方向键实现对遥控车4的控制，使远程测量系统驶入或驶出VOCs测量环境。智能挥发性有机化合物现场检测仪的检测过程首先开启远程测量系统进行自检和预热，达到测试条件后，本地控制计算机通过监视画面控制遥控车4进入检测环境，开启测量进程，采样分析并得到质谱图再与系统数据库进行比对，得出测量环境所含VOCs成份及浓度信息，同时将测量结果传回本地控制计算机，之后离开测量现场，完成一次测量过程。实施例2膜进样装置的结构本专利技术的膜进样装置2采用聚二甲基硅氧烷材料的双层膜结构，如图2所示。图2中，9为第一层膜，10为第二层膜，11为挥发性有机化合物分子，12为空气的分子。采用该结构设计主要有两方面的作用一、使挥发性有机化合物组分与空气(主要是氮气和氧气)分离，通过两次分离可以使待分析样品实现更好的富集；二、由于大气中的主要组分(氮气，氧气等)不易通过PDMS膜，可以通过两层PDMS实现梯度真空，使小型质谱仪本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能挥发性有机化合物现场检测仪，结构包括膜进样装置（２），质谱仪（３），其特征是，结构还有控制通讯板（１）、遥控车（４）、本地控制计算机（８）；所说的控制通讯板（１）是以ＡＲＭ单板机为硬件基础，Ｌｉｎｕｘ为系统操作软件平台，控制遥控车（４）的行走和转向，并通过８０２．１１ｂ／ｇ无线通讯协议与本地计算机（８）进行通讯，实现计算机的远程控制和信息数据传输；所说的遥控车（４）是带轮的行走装置，车体上装有５１系列单片机（５）、电动机（６）和机械传动装置（７），５１系列单片机（５）接收来自控制通讯板（１）的控制指令控制遥控车（４）的运动，车体上装有摄像头采集图像，车体上装有膜进样装置（２）和质谱仪（３）；膜进样装置（２）富集环境中的挥发性有机化合物被引入到质谱仪（３）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：金钦汉，金伟，周建光，陈焕文，费强，姜杰，许晓宇，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：82[中国|长春]